JPH05228790A - Correcting method for machine parameter of machine tool and device thereof - Google Patents
Correcting method for machine parameter of machine tool and device thereofInfo
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- JPH05228790A JPH05228790A JP3166592A JP3166592A JPH05228790A JP H05228790 A JPH05228790 A JP H05228790A JP 3166592 A JP3166592 A JP 3166592A JP 3166592 A JP3166592 A JP 3166592A JP H05228790 A JPH05228790 A JP H05228790A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は工作機械の機械パラメー
タの補正方法及びその装置に係り，詳しくはプログラム
制御されるリンク機構の先端に取り付けられた加工工具
により加工対象物を加工して形状創成を行う工作機械の
作動特性を決定する機械パラメータを補正する工作機械
の機械パラメータの補正方法及びその装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for correcting machine parameters of a machine tool, and more particularly, to form a shape by processing a workpiece with a machining tool attached to the tip of a program-controlled link mechanism. The present invention relates to a method and apparatus for correcting machine parameters of a machine tool that corrects machine parameters that determine the operating characteristics of a machine tool that performs the above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は３軸ＮＣフライス加工機１′の一
例を示す斜視的模式図である。従来，図７に示すような
３軸ＮＣフライス加工機１′の如く，プログラム制御さ
れたリンク機構の先端に取り付けられた加工工具２′に
より加工対象物３′を加工して形状創成を行う工作機械
が広く用いられている。このような工作機械による形状
創成面は，加工工具２′と加工対象物３′との間の相対
運動の結果生じるものであり，一般的に工作機械の各軸
に沿った並進運動と各軸廻りの回転運動との組み合せに
て表現できることが知られている。例えば，図７に示す
ような３軸ＮＣフライス加工機１′による加工対象物
３′上の形状創成面ｒｏは次式で表わされる。 ｒｏ＝Ａ1 （ｘ）・Ａ2 （ｙ）・Ａ3 （ｚ）・Ａ6 （Φ）・ｒ４ …（１）′ ここに，Ａ1 （ｘ），Ａ2 （ｙ），Ａ3 （ｚ）：それぞ
れｘ，ｙ，ｚ軸に沿った並進運動を示す座標変換行列 Ａ6 （Φ）：ｚ軸廻りの回転運動を示す座標変換行列 ｒ４ ：加工工具２′の形状ベクトル 従って，加工対象物３′の加工目標形状を３軸ＮＣフラ
イス加工機１′による実際の加工前に予測することがで
きた。しかし，このようにして得られた加工対象物３′
の加工目標形状と３軸ＮＣフライス加工機１′による実
際の加工形状とでは環境の変化や工作機械自体も経年変
化等による誤差のため，両形状が一致しないことが多
い。このため，不一致の程度が製品の品質管理上，無視
できない程度になれば，３軸ＮＣフライス加工機１′の
機械パラメータであるリンクの真直度や取り付けの平行
度等を補正する必要がある。従来，機械パラメータの補
正は人手により当該機械パラメータを直接計測して行わ
れていた。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example of a triaxial NC milling machine 1 '. Conventionally, such as a three-axis NC milling machine 1'as shown in FIG. 7, a machining is performed by a machining tool 2'attached to the tip of a program-controlled link mechanism to machine a workpiece 3'to create a shape. Machines are widely used. Such a shape generation surface by the machine tool is a result of relative movement between the machining tool 2'and the workpiece 3 ', and generally, the translational movement along each axis of the machine tool and each axis. It is known that it can be expressed in combination with the rotational movement around it. For example, the shape generating surface ro on the object 3'to be machined by the 3-axis NC milling machine 1'as shown in FIG. 7 is expressed by the following equation. ro = A 1 (x) · A 2 (y) · A 3 (z) · A 6 (Φ) · r 4 (1) ′ where A 1 (x), A 2 (y), A 3 ( z): A coordinate transformation matrix showing translational motions along the x, y, and z axes, respectively. A 6 (Φ): Coordinate transformation matrix showing rotational motions around the z axis r4: Shape vector of the machining tool 2 '. It was possible to predict the machining target shape of the object 3'before the actual machining by the 3-axis NC milling machine 1 '. However, the object 3'to be processed thus obtained
In many cases, the machining target shape and the actual machining shape by the three-axis NC milling machine 1 ′ do not match due to an error due to environmental changes and the machine tool itself due to aging. Therefore, if the degree of disagreement cannot be ignored in terms of quality control of the product, it is necessary to correct the straightness of the link, the parallelism of attachment, etc., which are machine parameters of the 3-axis NC milling machine 1 '. Conventionally, correction of machine parameters has been performed manually by directly measuring the machine parameters.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし，従来の人手に
よる機械パラメータの補正では， １．補正する機械パラメータが多いため，その計測に時
間がかかる。 ２．直接計測が困難な機械パラメータ（例えば軸のたお
れなど）がある。 ３．個人差が生じやすい。 などの問題があり，機械パラメータの全てを迅速かつ正
確に補正することが困難であった。本発明は，このよう
な従来の技術における課題を解決するためになされたも
のであり，その目的は工作機械の機械パラメータを含む
形状創成モデルを用いて算出された加工目標形状データ
と実加工形状データとの比較により当該機械パラメータ
の全てを迅速かつ正確に補正する工作機械の機械パラメ
ータの補正方法およびその装置を提供することである。However, in the conventional manual correction of machine parameters, Since there are many machine parameters to be corrected, it takes time to measure them. 2. Some machine parameters are difficult to measure directly (for example, shaft deflection). 3. Individual differences easily occur. However, it was difficult to correct all machine parameters quickly and accurately. The present invention has been made in order to solve the above problems in the conventional technique, and its object is to obtain machining target shape data and an actual machining shape calculated using a shape generation model including machine parameters of a machine tool. A method and an apparatus for correcting machine parameters of a machine tool that quickly and accurately correct all of the machine parameters by comparison with data.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，プログラム制御されるリンク機構の先端に取り
付けられた加工工具により加工対象物を加工して形状創
成を行う工作機械の作動特性を決定する機械パラメータ
を補正する工作機械の機械パラメータの補正方法におい
て，上記加工工具により加工される上記加工対象物の加
工目標形状を上記機械パラメータを含めてモデル化した
座標変換演算用の形状創成モデルを入力し，上記工作機
械の座標系の作動特性データを入力し，上記形状創成モ
デルを用いて上記作動特性データを上記加工対象物の座
標系の第１の形状創成面データに変換し，上記作動特性
データに基づいて上記工作機械を駆動することにより上
記加工対象物を加工して得られた形状創成面を三次元計
測して該加工対象物の座標系の第２の形状創成面データ
を求め，上記第１の形状創成面データと上記第２の形状
創成面データとを比較することにより上記形状創成モデ
ルに含まれる上記機械パラメータを補正することを特徴
とする工作機械の機械パラメータの補正方法及びその装
置である。In order to achieve the above object, the main means adopted by the present invention is, in summary, the object to be machined by a machining tool attached to the tip of a program-controlled link mechanism. In a method of correcting machine parameters of a machine tool, which corrects machine parameters for determining the operating characteristics of a machine tool that processes a tool to create a shape, a machining target shape of the object machined by the machining tool is defined as the machine parameter. Input a shape generation model for coordinate transformation calculation including the above, input operation characteristic data of the coordinate system of the machine tool, and use the shape generation model to convert the operation characteristic data to the coordinates of the workpiece. It is converted into the first shape generation surface data of the system, and the machined object is added by driving the machine tool based on the operation characteristic data. The three-dimensional shape-creating surface thus obtained is three-dimensionally measured to obtain second shape-creating surface data in the coordinate system of the object to be processed, and the first shape-creating surface data and the second shape-creating surface data are obtained. And a device for correcting the machine parameter of the machine tool, wherein the machine parameter included in the shape generation model is corrected by comparing the above.
【０００５】[0005]
【作用】本発明の工作機械の機械パラメータの補正方法
及びその装置によれば，加工工具により加工される加工
対象物の加工目標形状を工作機械の作動特性を決定する
機械パラメータを含めてモデル化した座標変換演算用の
形状創成モデルを入力し，上記工作機械の座標系の作動
特性データを入力することにより，上記形状創成モデル
を用いて，上記作動特性データが上記加工対象物の座標
系の第１の形状創成面データに変換される。上記作動特
性データに基づいて上記工作機械を駆動することにより
上記加工対象物を加工して得られた形状創成面を三次元
計測して該加工対象物の座標系の第２の形状創成面デー
タが求められる。上記第１の形状創成面データと上記第
２の形状創成面データとを比較することにより上記形状
創成面モデルに含まれる上記機械パラメータが補正され
る。According to the method and apparatus for correcting machine parameters of a machine tool of the present invention, a target shape of a workpiece to be machined by a machining tool is modeled including machine parameters for determining the operating characteristics of the machine tool. By inputting the shape generation model for the coordinate conversion calculation described above, and by inputting the operation characteristic data of the coordinate system of the machine tool, the operation characteristic data is converted into the coordinate system of the workpiece by using the shape generation model. It is converted into the first shape generation surface data. Second shape creation surface data of the coordinate system of the processing object by three-dimensionally measuring the shape creation surface obtained by processing the processing object by driving the machine tool based on the operation characteristic data. Is required. The machine parameter included in the shape generation surface model is corrected by comparing the first shape generation surface data with the second shape generation surface data.
【０００６】[0006]
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る工作機械の機械パラ
メータの補正装置Ａの概略構成を示すブロック図，図２
は５軸ＮＣ研削機１の座標系と各パラメータとの関係を
示す斜視的模式図，図３は砥石２の直進軸単軸動作によ
る平面の創成状態を示す説明図，図４は実研削による平
面の創成状態を示す説明図，図５は三次元計測機４によ
る平面の計測状態を示す説明図，図６は本実施例の補正
装置Ａによる補正手順を示すフローチャートである。ま
ず，本実施例に係る工作機械の機械パラメータの補正原
理について図２，図３を参照して説明する。図２に示す
ような工作機械の一種である５軸ＮＣ研削機（以下ＮＣ
研削機１と略す）において，砥石２（加工工具に相当）
により加工されるワーク３（加工対象物に相当）の座標
からみたリンク５座標系を表わす同次変換行列は，次式
で与えられる（従来例ではたとえば, 0Ａ1 ＝Rot （z,
θ1 ）の如く駆動軸パラメータのみで表現されていたの
に対し，本実施例では以下に示す如くすべてのリンクパ
ラメータを同次変換行列へ入れている）。 workＴ5 ＝workＡ0 ・ 0Ａ1 ・ 1Ａ2 ・ 2Ａ3 ・ 3Ａ4 ・ 4Ａ5 …（１） ただし， workＡ0 ＝Rot （z,θ0 ）・Trans （0,0 d0）・Trans （ａ0,0,0 ） ・Rot （x,α0 ） 0Ａ1 ＝Rot （z,θ1 ）・Trans （ａ1,0,0 ）・Rot （x,α1 ） ・Rot （y,β1 ） 1Ａ2 ＝Rot （z,θ2 ）・Trans （0,0 d2）・Rot （x,α2 ） 2Ａ3 ＝Rot （z,θ3 ）・Trans （0,0 d3）・Rot （x,α3 ） 3Ａ4 ＝Trans （0,0 d4）・Rot （x,α4 ）・Rot （y,β4 ） 4Ａ5 ＝Rot （z,θ5 ）・Trans （0,0 d5）・Trans （ａ5,0,0 ） ・Rot （x,α5 ）・Trans （0,0 d6） ここに， i-1Ａi は座標系Σi-1 とΣi の関係を定義す
る同次変換行列である。又，Rot （・，・）は回転を，
Trans （・，・，・）は並進を表現する座標変換行列で
あり．次のように定義される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for the understanding of the present invention. The following embodiments are examples of embodying the present invention and are not of the nature to limit the technical scope of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a machine parameter correction device A for a machine tool according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Is a perspective schematic view showing the relationship between the coordinate system of the 5-axis NC grinder 1 and each parameter, FIG. 3 is an explanatory view showing a state of creating a plane by the straight axis uniaxial operation of the grindstone 2, and FIG. 4 is an actual grinding. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a plane generation state, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a plane measurement state by the coordinate measuring machine 4, and FIG. 6 is a flowchart showing a correction procedure by the correction apparatus A of the present embodiment. First, the principle of correcting machine parameters of the machine tool according to this embodiment will be described with reference to FIGS. A 5-axis NC grinder (hereinafter NC), which is a type of machine tool as shown in FIG.
Grinding machine 1), grinding wheel 2 (corresponding to processing tool)
The homogeneous transformation matrix representing the link 5 coordinate system viewed from the coordinates of the workpiece 3 (corresponding to the workpiece) machined by is given by the following equation (for example , 0 A 1 = Rot (z,
In contrast to θ 1 ), which is expressed only by the drive axis parameters, in the present embodiment, all link parameters are put in the homogeneous transformation matrix as shown below). work T 5 = work A 0 · 0 A 1 · 1 A 2 · 2 A 3 · 3 A 4 · 4 A 5 ... (1) However, work A 0 = Rot (z , θ 0) · Trans (0,0 d 0) · Trans (a 0 , 0,0) · Rot (x, α 0) 0 A 1 = Rot (z, θ 1) · Trans (a 1, 0,0) · Rot (x, α 1)・ Rot (y, β 1 ) 1 A 2 ＝ Rot (z, θ 2 ) ・ Trans (0,0 d 2 ) ・ Rot (x, α 2 ) 2 A 3 ＝ Rot (z, θ 3 ) ・ Trans ( 0,0 d 3 ) ・ Rot (x, α 3 ) 3 A 4 ＝ Trans (0,0 d 4 ) ・ Rot (x, α 4 ) ・ Rot (y, β 4 ) 4 A 5 ＝ Rot (z, θ 5 ) ・ Trans (0,0 d 5 ) ・ Trans (a 5 , 0,0) ・ Rot (x, α 5 ) ・ Trans (0,0 d 6 ) where i-1 A i is the coordinate system It is a homogeneous transformation matrix that defines the relationship between Σ i-1 and Σ i . Rot (・, ・) indicates rotation,
Trans (・, ・, ・) is a coordinate transformation matrix that represents translation. It is defined as follows.
【０００７】[0007]
【数１】 [Equation 1]
【数２】 [Equation 2]
【数３】 [Equation 3]
【数４】 θ0 ：ワーク３座標軸の回転角度 ｄ0 ：ワーク３座標軸とＡ軸との軸間距離１ ａ0 ：ワーク３座標軸とＡ軸との軸間距離２ α0 ：ワーク３座標軸とＡ軸とのたおれ角度 θ1 ：Ａ軸の回転角度 ａ1 ：Ｙ＝０の時のＡ軸とＣ軸との軸間距離 α1 ：Ａ軸とＸ軸とのたおれ角度（０°） β1 ：Ａ軸とＸ軸とのねじれ角度（０°） θ2 ：Ｘ軸とＹ軸との角度１（９０°） ｄ2 ：Ｘ軸の並進距離 α2 ：Ｘ軸とＹ軸との角度２（９０°） θ3 ：Ｘ軸とＹ軸との角度１（９０°） ｄ3 ：Ｙ軸の並進距離 α3 ：Ｘ軸とＺ軸とのなす角度２（９０°） ｄ4 ：Ｚ軸の並進距離 α4 ：Ｚ軸とＣ軸とのたおれ角度（０°） β4 ：Ｚ軸とＣ軸とのねじれ角度（０°） θ5 ：Ｃ軸の回転角度 ｄ5 ：Ｃ軸上でのＡ軸−Ｃ軸共通法線（Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝０
の時）とＣ軸−砥石２回転軸共通法線との距離 ａ5 ：Ｃ軸と砥石２回転軸の軸間距離 α5 ：Ｃ軸と砥石２回転軸とのなす距離（９０°） ｄ6 ：砥石２回転軸上でのＣ軸−砥石２回転共通法線と
砥石２取り付け点との距離 （ ）は公称値を示す。[Equation 4] θ 0 : rotation angle of the work 3 coordinate axis d 0 : axial distance between the work 3 coordinate axis and the A axis 1 a 0 : axial distance between the work 3 coordinate axis and the A axis 2 α 0 : between the work 3 coordinate axis and the A axis Deflection angle θ 1 : A-axis rotation angle a 1 : Interaxial distance between A-axis and C-axis when Y = 0 α 1 : Deflection angle (0 °) between A-axis and X-axis β 1 : A-axis Angle between X and Y axis (0 °) θ 2 : Angle between X axis and Y axis 1 (90 °) d 2 : Translation distance of X axis α 2 : Angle between X axis and Y axis 2 (90 °) ) Θ 3 : Angle between X axis and Y axis 1 (90 °) d 3 : Translation distance of Y axis α 3 : Angle between X axis and Z axis 2 (90 °) d 4 : Translation distance of Z axis α 4 : Twist angle between Z axis and C axis (0 °) β 4 : Twist angle between Z axis and C axis (0 °) θ 5 : Rotation angle of C axis d 5 : A axis on C axis -C axis common normal (X = Y = Z = 0
Between the C axis and the grindstone 2 rotation axis common normal line a 5 : Distance between the C axis and the grindstone 2 rotation axis α 5 : Distance between the C axis and grindstone 2 rotation axis (90 °) d 6 : Distance between C-axis-grinding stone 2 rotation common normal on grinding stone 2 rotation axis and grindstone 2 attachment point () indicates a nominal value.
【０００８】図２中，サーボ位置パラメータ（ＡＸＹＺ
Ｃ軸）に関しては原点からのオフセット量を便宜上，補
正パラメータとする。すなわち，位置センサの出力を・
s ，原点からのオフセット量をΔ・とすれば次の各式が
成立する。 θ1 ＝θ1s＋Δθ1 ｄ2 ＝ｄ2s＋Δｄ2 ｄ3 ＝ｄ3s＋Δｄ3 ｄ4 ＝ｄ4s＋Δｄ4 θ5 ＝θ5s＋Δθ5 このようにして，ＮＣ研削機１自体の幾何学モデルは， （θ0,ａ0,ｄ0,α0,Δθ1,ａ1,α1,β1,θ2,Δｄ2,α2,θ3,Δｄ3,α3, Δｄ4 α4,β4,Δθ5,ｄ5,ａ5,α5,ｄ2,） ＝（ｑ1,ｑ2,ｑ3,…，ｑ22）＝ｑ …（２） の２２個の機械パラメータで表現される。次に，図３に
示す如くＮＣ研削機１の直動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の内のい
ずれか１軸だけを独立して動作させると，砥石２の原点
（Σ5 の原点）はΣ5 における方向単位ベクトル 5ｓに
添った直線軌跡を描く。この時，母線ｐ1 −ｑ1 （ｐ2
−ｑ2 により平面Ｐ1 （Ｐ2 ）が創成される。Σ5 座標
でのこの平面は次式で与えられる。In FIG. 2, the servo position parameter (AXYZ
For the C-axis), the offset amount from the origin is used as a correction parameter for convenience. That is, the output of the position sensor
The following equations hold if s is the offset amount from the origin. θ 1 = θ 1s + Δθ 1 d 2 = d 2s + Δd 2 d 3 = d 3s + Δd 3 d 4 = d 4s + Δd 4 θ 5 = θ 5s + Δθ 5 Thus, the geometric model of the NC grinder 1 itself is , (Θ 0, a 0 , d 0, α 0 , Δθ 1 , a 1 , α 1 , β 1 , θ 2, Δd 2, α 2 , θ 3, Δd 3 , α 3 , Δd 4 α 4 , β 4 , Δθ 5 , d 5 , a 5 , α 5 , d 2, ) = (q 1, q 2, q 3, ..., Q 22 ) = q ... (2) .. Next, as shown in FIG. 3, when only one of the linear motion axes (X, Y, Z) of the NC grinder 1 is independently operated, the origin of the grindstone 2 (origin of Σ 5 ) becomes Draw a linear locus along the direction unit vector 5 s in Σ 5 . At this time, the bus bar p 1 -q 1 (p 2
The plane P 1 (P 2 ) is created by −q 2 . This plane in Σ 5 coordinates is given by
【数５】 [Equation 5]
【数６】 このＰ1 ，又はＰ2 によりワーク３に平面が創成され
る。又，上記（１）式を用いてＰ1 ，Ｐ2 をワーク３の
座標系ΣWORKで表現すれば次式のとおりとなる。[Equation 6] A plane is created on the work 3 by this P 1 or P 2 . Further, if P 1 and P 2 are represented by the coordinate system Σ WORK of the work 3 using the above equation (1), the following equation is obtained.
【数７】 [Equation 7]
【数８】 上記（４ａ），（４ｂ）式を一般式で表現すれば次式の
とおりとなる。[Equation 8] The above equations (4a) and (4b) can be represented by the following equations.
【数９】 更に， ａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋Ｃ・ｚ＋ｄ＝０ …（６） ただし， ａ2 ＋ｂ2 ＋ｃ2 ＝１ ｄ＞０ となる。[Equation 9] Further, a · x + b · y + C · z + d = 0 (6) However, a 2 + b 2 + c 2 = 1 d> 0.
【０００９】このように，Ｐ1 ，Ｐ2 は上記（６）式の
形に変換可能であり，上記ａ，ｂ，ｃ，ｄは２２個の機
械パラメータの関数となる。即ち，ＮＣ研削機１の幾何
学モデルにおいて，直動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の内のいずれ
か１軸だけを独立して動作させて，残りの軸を固定した
時に創成される平面をワーク３の座標系で表した数学モ
デルが導出された。この数学モデルが形状創成モデルに
相当する。次に，図４に示す如く，例えば円筒形状のワ
ーク３に対して直動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の内のいずれか１
軸だけを独立して動作させて平面を創成する。創成され
る平面の数は未知数である機械パラメータの数（２２
個）以上必要である。個々の平面を創成した時のＮＣデ
ータは次式で表される。 Ｄsi＝（θ1i，ｄ2i，ｄ3i，ｄ4i，θ5i，），ｉ＝１，２，…，Ｎ …（７） ここで，Ｎは研削した平面の個数である。このＮＣデー
タＤsiが工作機械の座標系の作動特性データに相当す
る。上記（７）式で与えられたＮＣデータＤsiを上記
（６）式に代入すれば，加工目標形状としての創成平面
の数学モデルＰmiと，数学モデルＰmiを構成する各パラ
メータからなる第１の創成平面データＤmiとは次式で表
される。 Ｐmi：ａmi・ｘ＋ｂmi・ｙ＋ｃmi・ｚ＋ｄmi＝０ …（８） Ｄmi：（ａmi，ｂmi，ｃmi，ｄmi） …（９） ｉ＝１，２，…，Ｎ 次に，上記（７）式で与えられたＮＣデータＤsiに基づ
いてＮＣ研削機１による実研削を行って得られたＮ個の
平面を三次元計測機４により計測する。この時の実研削
による創成平面Ｐdiと，創成平面Ｐdiを構成する各パラ
メータからなる第２の創成平面データＤdiとは次式で表
される。 Ｐdi：ａdi・ｘ＋ｂdi・ｙ＋ｃdi・ｚ＋ｄdi＝０ …（１０） Ｄdi：（ａdi，ｂdi，ｃdi，ｄdi） …（１１） ｉ＝１，２，…，Ｎ このようにして得られた第１，第２の両創成平面データ
Ｄmi，Ｄdiが一致するように機械パラメータｑを求める
ことにより，機械パラメータｑの補正を行うことができ
る。即ち，ＤdiとＤmiとを一致させる評価関数，As described above, P 1 and P 2 can be converted into the form of the above equation (6), and the above a, b, c and d are functions of 22 machine parameters. That is, in the geometric model of the NC grinder 1, only one of the linear motion axes (X, Y, Z) is independently operated, and the plane created when the remaining axes are fixed is defined. A mathematical model represented by the coordinate system of the work 3 was derived. This mathematical model corresponds to the shape generation model. Next, as shown in FIG. 4, one of the linear motion axes (X, Y, Z) is applied to the cylindrical work 3, for example.
Create a plane by operating only the axes independently. The number of planes created is the unknown number of machine parameters (22
More than one). NC data when each plane is created is expressed by the following equation. D si = (θ 1i , d 2i , d 3i , d 4i , θ 5i ,), i = 1, 2, ..., N (7) Here, N is the number of ground planes. This NC data D si corresponds to the operation characteristic data of the coordinate system of the machine tool. By substituting the NC data D si given by the above equation (7) into the above equation (6), a first model consisting of the mathematical model P mi of the creation plane as the machining target shape and each parameter constituting the mathematical model P mi The creation plane data D mi of 1 is represented by the following equation. P mi : a mi · x + b mi · y + c mi · z + d mi = 0 (8) D mi : (a mi , b mi , c mi , d mi ) ... (9) i = 1, 2, ..., N order Then, the three-dimensional measuring machine 4 measures N planes obtained by performing actual grinding by the NC grinder 1 based on the NC data D si given by the equation (7). At this time, the generation plane P di obtained by actual grinding and the second generation plane data D di made up of each parameter forming the generation plane P di are represented by the following equation. P di : a di · x + b di · y + c di · z + d di = 0 (10) D di : (a di , b di , c di , d di ) ... (11) i = 1, 2, ..., N The machine parameter q can be corrected by obtaining the machine parameter q such that the first and second creation plane data D mi and D di thus obtained match each other. That is, an evaluation function that matches D di and D mi ,
【数１０】 を用いて，Ｊ（ｑ）を最小にするｑ（機械パラメータ）
を求めれば，このｑが補正値となる。この原理を用いた
本実施例の補正装置Ａについて図１を参照して以下説明
する。[Equation 10] Q (machine parameter) that minimizes J (q) using
If q is obtained, this q becomes the correction value. A correction apparatus A of this embodiment using this principle will be described below with reference to FIG.
【００１０】図１に示す如く，補正装置Ａは砥石２によ
り研削されるワーク３の加工目標形状をＮ研削機１の機
械パラメータｑを含めてモデル化した座標変換演算用の
形状創成モデルＭを入力するモデル入力回路５（モデル
入力手段に相当）と，ＮＣ研削機１の座標系の作動特性
データであるＮＣデータＤsiを入力するデータ入力回路
６（データ入力手段に相当）と，モデル入力回路５によ
り入力された形状創成モデルＭを用いてデータ入力回路
６により入力されたＮＣデータＤsiをワーク３の座標系
の第１の形状創成面データＤmiに変換する変換回路７
（変換手段に相当）と，ＮＣデータＤsiに基づいてＮＣ
研削機１を駆動することによりワーク３を実研削して得
られた形状創成面からワーク３の座標系の第２の形状創
成面データＤdiを求める三次元計測機４（計測手段に相
当）と変換回路７により座標変換して得られた第１の形
状創成面データＤmiと三次元計測機４により計測された
第２の形状創成面データＤdiとを比較することにより形
状創成モデルＭに含まれる機械パラメータｑを補正する
補正回路８（補正手段に相当）とから構成されている。
この補正装置Ａによる機械パラメータｑの補正手段を図
６のフローチャートに示した。図６に示す各ステップは
図２に示す各構成要素により順次実行される。即ち，ス
テップＳ１はモデル入力回路５により，Ｓ２はデータ入
力回路６により，Ｓ３は変換回路７により，Ｓ４はＮＣ
研削機１により，Ｓ５は三次元計測機４により，Ｓ６は
補正回路８によりそれぞれ各ステップ順Ｓ１，Ｓ２…に
実行される。尚，ステップＳ１とＳ２とは順序を入れ換
え又は同時実行しても良い。以上のように，本実施例に
よれば，ＮＣ研削機１の機械パラメータｑを含めた形状
創成モデルＭを用いて算出されたワーク３の加工目標形
状データ（第１の形状創成面データＤmi）とワーク３の
実加工形状データ（第２の形状創成面データＤdi）との
比較により，機械パラメータｑの全てを迅速かつ正確に
補正することができる。この補正された機械パラメータ
ｑ′を用いてワーク３の加工を行うことにより，加工目
標形状にほぼ一致した実加工形状を得ることができる。
従って，補正装置Ａにより適宜工作機械の機械パラメー
タｑの補正を行うことにより，所定の加工精度を常に確
保して，製品の品質向上を図ることができる。尚，上記
実施例ではすべての機械パラメータｑを補正の対象とし
ているために試し研削形状が複雑になり，また実際のＮ
Ｃプログラムにも全補正パラメータが入り煩雑になって
しまう。そこで，ある程度の精度が保証されているパラ
メータ（ＸＹＺ軸の直角度など）は公称値を用いること
により，補正パラメータの数を減らすことができる。そ
の結果，研削形状が簡単になり，実際のＮＣプログラム
も容易となる。この場合，特定のパラメータに全体の機
械誤差を含ませてしまうことになるが，最小自乗法を用
いているため，ある程度の精度で比較的簡単に機械パラ
メータｑの補正が行えるという長所がある。As shown in FIG. 1, the correction apparatus A produces a shape generation model M for coordinate conversion calculation in which a machining target shape of a work 3 to be ground by a grindstone 2 is modeled including a machine parameter q of an N grinder 1. A model input circuit 5 (corresponding to model input means) for inputting, a data input circuit 6 (corresponding to data input means) for inputting NC data D si which is operation characteristic data of the coordinate system of the NC grinder 1, and model input A conversion circuit 7 for converting the NC data D si input by the data input circuit 6 into the first shape creation surface data D mi of the coordinate system of the work 3 by using the shape creation model M input by the circuit 5.
(Corresponding to conversion means) and NC based on NC data D si
A three-dimensional measuring machine 4 (corresponding to measuring means) that obtains the second shape creation surface data D di of the coordinate system of the work 3 from the shape creation surface obtained by actually grinding the work 3 by driving the grinding machine 1. And the first shape creation surface data D mi obtained by coordinate conversion by the conversion circuit 7 and the second shape creation surface data D di measured by the three-dimensional measuring machine 4 to compare the shape creation model M. And a correction circuit 8 (corresponding to correction means) that corrects the machine parameter q included in.
The means for correcting the machine parameter q by the correction device A is shown in the flowchart of FIG. Each step shown in FIG. 6 is sequentially executed by each component shown in FIG. That is, step S1 is by the model input circuit 5, S2 is by the data input circuit 6, S3 is by the conversion circuit 7, and S4 is NC.
The grinding machine 1, S5 is executed by the three-dimensional measuring machine 4, and S6 is executed by the correction circuit 8 in the order of steps S1, S2 ,. The steps S1 and S2 may be interchanged in order or executed simultaneously. As described above, according to the present embodiment, the machining target shape data (first shape generation surface data D mi of the work 3 calculated using the shape generation model M including the machine parameter q of the NC grinder 1 is used. ) And the actual machining shape data of the workpiece 3 (second shape generating surface data D di ), all of the machine parameters q can be corrected quickly and accurately. By machining the workpiece 3 using the corrected machine parameter q ′, it is possible to obtain an actual machined shape that substantially matches the machining target shape.
Therefore, by appropriately correcting the machine parameter q of the machine tool by the correction device A, it is possible to always ensure a predetermined machining accuracy and improve the product quality. Incidentally, in the above-mentioned embodiment, since all the machine parameters q are to be corrected, the trial grinding shape becomes complicated, and the actual N
All the correction parameters are included in the C program, which makes it complicated. Therefore, it is possible to reduce the number of correction parameters by using the nominal values for the parameters whose accuracy is guaranteed to some extent (such as the squareness of the XYZ axes). As a result, the grinding shape becomes simple and the actual NC program becomes easy. In this case, the specific parameter includes the entire mechanical error, but since the least squares method is used, there is an advantage that the mechanical parameter q can be relatively easily corrected with a certain degree of accuracy.
【００１１】[0011]
【発明の効果】本発明に係る工作機械の機械パラメータ
の補正方法及びその装置は上記したように構成されてい
るため，工作機械の機械パラメータを含めた形状創成モ
デルを用いて算出された加工目標形状データと実加工形
状データとを比較することにより機械パラメータの全て
を迅速かつ正確に補正することができる。この補正され
た機械パラメータを用いて加工対象物の加工を行うこと
により，加工目標形状にほぼ一致した実加工形状を得る
ことができる。従って，上記補正方法及び装置により適
宜，機械パラメータの補正を行うことにより，所定の加
工精度を常に確保して製品の品質の向上を図ることがで
きる。Since the method and apparatus for correcting the machine parameter of the machine tool according to the present invention are configured as described above, the machining target calculated using the shape generation model including the machine parameter of the machine tool. By comparing the shape data and the actual processed shape data, all the machine parameters can be corrected quickly and accurately. By processing the object to be machined using the corrected machine parameters, it is possible to obtain an actual machined shape that substantially matches the machining target shape. Therefore, by appropriately correcting the machine parameters using the above-described correction method and apparatus, it is possible to always ensure a predetermined processing accuracy and improve the product quality.
【図１】 本発明の一実施例に係る工作機械の機械パラ
メータの補正装置Ａの概略構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a machine parameter correction device A for a machine tool according to an embodiment of the present invention.
【図２】 ５軸ＮＣ研削機１の座標系と各パラメータと
の関係を示す斜視的模式図。FIG. 2 is a perspective schematic view showing the relationship between the coordinate system of the 5-axis NC grinding machine 1 and each parameter.
【図３】 砥石２の直進軸単軸動作による平面の創成状
態を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which a plane is created by a single axis of linear movement of the grindstone 2.
【図４】 実研削による平面の創成状態を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a plane is created by actual grinding.
【図５】 三次元計測機４による平面の計測状態を示す
説明図。FIG. 5 is an explanatory view showing a measurement state of a plane by the coordinate measuring machine 4.
【図６】 本実施例の補正装置Ａによる補正手順を示す
フローチャート。FIG. 6 is a flowchart showing a correction procedure by the correction device A according to the present embodiment.
【図７】 ３軸ＮＣフライス加工機１′の一例を示す斜
視的模式図。FIG. 7 is a perspective schematic view showing an example of a three-axis NC milling machine 1 ′.
Ａ…補正装置 １…ＮＣ研削機（工作機械に相当） ２…砥石（加工工具に相当） ３…ワーク（加工対象物に相当） ４…三次元計測機（計測手段に相当） ５…モデル入力回路（モデル入力手段に相当） ６…データ入力回路（データ入力手段に相当） ７…変換回路（変換手段に相当） ８…補正回路（補正手段に相当） Ｍ…形状創成モデル ｑ…機械パラメータ Ｄsi…ＮＣデータ（作動特性データに相当） Ｄmi…第１の形状創成面データ Ｄdi…第２の形状創成面データA ... Correction device 1 ... NC grinder (corresponding to machine tool) 2 ... Grinding stone (corresponding to processing tool) 3 ... Workpiece (corresponding to processing object) 4 ... Three-dimensional measuring machine (corresponding to measuring means) 5 ... Model input Circuit (corresponding to model input means) 6 ... Data input circuit (corresponding to data input means) 7 ... Conversion circuit (corresponding to conversion means) 8 ... Correction circuit (corresponding to correction means) M ... Shape generation model q ... Machine parameter D si ... NC data (corresponding to operation characteristic data) D mi ... First shape-creating surface data D di ... Second shape-creating surface data
Claims (2)
に取り付けられた加工工具により加工対象物を加工して
形状創成を行う工作機械の作動特性を決定する機械パラ
メータを補正する工作機械の機械パラメータの補正方法
において，上記加工工具により加工される上記加工対象
物の加工目標形状を上記機械パラメータを含めてモデル
化した座標変換演算用の形状創成モデルを入力し，上記
工作機械の座標系の作動特性データを入力し，上記形状
創成モデルを用いて上記作動特性データを上記加工対象
物の座標系の第１の形状創成面データに変換し，上記作
動特性データに基づいて上記工作機械を駆動することに
より上記加工対象物を加工して得られた形状創成面を三
次元計測して該加工対象物の座標系の第２の形状創成面
データを求め，上記第１の形状創成面データと上記第２
の形状創成面データとを比較することにより上記形状創
成モデルに含まれる上記機械パラメータを補正すること
を特徴とする工作機械の機械パラメータの補正方法。1. A machine parameter of a machine tool that corrects a machine parameter that determines an operating characteristic of a machine tool that forms a shape by machining a workpiece with a machining tool attached to the tip of a program-controlled link mechanism. In the correction method, a shape generation model for coordinate conversion calculation, which models the machining target shape of the machining target machined by the machining tool including the machine parameters, is input, and the operating characteristics of the coordinate system of the machine tool are input. Inputting data, converting the operation characteristic data into the first shape generation surface data of the coordinate system of the workpiece by using the shape generation model, and driving the machine tool based on the operation characteristic data. By three-dimensionally measuring the shape generation surface obtained by processing the processing target object to obtain second shape generation surface data of the coordinate system of the processing target object, and First shape creation surface data and the second
A method for correcting machine parameters of a machine tool, characterized in that the machine parameters included in the shape generating model are corrected by comparing the shape generating surface data of the above.
に取り付けられた加工工具により加工対象を加工して形
状創成を行う工作機械の作動特性を決定する機械パラメ
ータを補正する工作機械の機械パラメータの補正装置に
おいて，上記加工工具により加工される上記加工対象物
の加工目標形状を上記機械パラメータを含めてモデル化
した座標変換演算用の形状創成モデルを入力するモデル
入力手段と，上記工作機械の座標系の作動特性データを
入力するデータ入力手段と，上記モデル手段により入力
された形状創成モデルを用いて上記データ入力手段によ
り入力された作動特性データを上記加工対象物の座標系
の第１の形状創成面データに変換する変換手段と，上記
データ入力手段により入力された作動特性データに基づ
いて上記工作機械を駆動することにより上記加工対象物
を加工して得られた形状創成面を三次元計測して該加工
対象物の座標系の第２の形状創成面データを求める計測
手段と，上記変換手段により変換された第１の形状創成
面データと上記計測手段により計測された第２の形状創
成面データとを比較することにより上記形状創成モデル
に含まれる上記機械パラメータを補正する補正手段とか
らなることを特徴とする工作機械の機械パラメータの補
正装置。2. Compensation of machine parameters of a machine tool for compensating a machine parameter for determining an operating characteristic of a machine tool for machining a machining target with a machining tool attached to the tip of a program-controlled link mechanism. In the apparatus, model input means for inputting a shape generation model for coordinate conversion calculation in which a machining target shape of the machining target machined by the machining tool is modeled including the machine parameters, and a coordinate system of the machine tool. Data input means for inputting the operating characteristic data of No. 1 and the shape generating model input by the modeling means, and the operating characteristic data input by the data inputting means is used to generate the first shape in the coordinate system of the workpiece. A conversion means for converting the machine tool into surface data, and the machine tool based on the operation characteristic data input by the data input means. Converted by the converting means and the measuring means for three-dimensionally measuring the shape generating surface obtained by processing the object to be processed by driving to obtain the second shape generating surface data of the coordinate system of the object to be processed. Compensating means for compensating the machine parameter included in the shape generating model by comparing the generated first shape generating surface data with the second shape generating surface data measured by the measuring means. A device for correcting machine parameters of a characteristic machine tool.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166592A JPH05228790A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Correcting method for machine parameter of machine tool and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166592A JPH05228790A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Correcting method for machine parameter of machine tool and device thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228790A true JPH05228790A (en) | 1993-09-07 |
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ID=12337434
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166592A Pending JPH05228790A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Correcting method for machine parameter of machine tool and device thereof |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05228790A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009104317A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Okuma Corp | Numerical control method and numerical controller |
| JP2010530104A (en) * | 2007-06-15 | 2010-09-02 | セーエムドゥブルヴェ コンストリュクシオン メカニック デ ヴォージュ マリオニ | On-site machining method for large parts using parallel architecture machine |
| CN111451880A (en) * | 2020-04-21 | 2020-07-28 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | AB double-tool pendulum five-axis magnetorheological polishing machine tool structure parameter calibration method |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP3166592A patent/JPH05228790A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010530104A (en) * | 2007-06-15 | 2010-09-02 | セーエムドゥブルヴェ コンストリュクシオン メカニック デ ヴォージュ マリオニ | On-site machining method for large parts using parallel architecture machine |
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| CN111451880A (en) * | 2020-04-21 | 2020-07-28 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | AB double-tool pendulum five-axis magnetorheological polishing machine tool structure parameter calibration method |
| CN111451880B (en) * | 2020-04-21 | 2021-03-26 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | AB double-tool pendulum five-axis magnetorheological polishing machine tool structure parameter calibration method |
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